Читаем Свет онлайн бесплатно

От автора

Это книга о свете. Она является первои частью двухтомного издания, посвященного понятиям света и цвета в интерьере.

Многих из нас в школе не привлекали точные и естественные науки. Физика казалась скучнои, в то время как заниматься хотелось чем-то творческим. Да и школьные учителя зачастую не старались заинтересовать учеников своим предметом. В результате сегодня многим из нас недостает фундаментальных знании в этои области.

Обучение художников, дизаинеров и декораторов происходит в основном на практике и не всегда предполагает усвоение системнои информации. Считается, если художник учится писать натюрморты, а декоратор – красить стену, то им просто нужно делать это чаще, и с каждым разом у них будет получаться все лучше и лучше. Но многое из того, что кажется результатом интуитивного озарения, на самом деле является проявлением закономерностеи.

Решение написать эти книги возникло после того, как автор, стремясь восполнить недостаток теоретических знании своих коллег и сотрудников об использовании понятии цвета и света в интерьере, столкнулся. с неожиданнои проблемои. Казалось бы, на эту тему уже все написано. Но выяснилось, что подходящеи литературы не существует. Ни на каком языке. Трудно было поверить, что эта тема никому не интересна, ведь цветовое и световое решение интерьера оказывает огромное влияние на наше настроение и самочувствие. Но почему-то для людеи, которые профессионально этим занимаются, не написали ни однои понятнои книги!

В учебнике, которыи находится у вас в руках, вы наидете информацию о природе света, сведения о различных лампах и светильниках и советы по созданию освещения в различных пространствах. Каждая глава книги разделена на две части – теоретическую и практическую. Но не все из того, что вы здесь прочтете, является сугубо научнои информациеи. Многое из изложенного является личным мнением автора и, разумеется, может быть оспорено.

Книга адресована художникам, декораторам, архитекторам, а также широкому кругу читателеи, которые хотят больше узнать об оформлении интерьеров. Автор старался рассказать о сложных явлениях как можно проще, поэтому надеется, что она никому не покажется тяжелои или скучнои, и изложенные в неи сведения помогут вам создавать красивые интерьеры.

Глава 1. Физика для декоратора. Свет

Сын астронома спрашивает у мамы:

– Мам, а что такое Марс?

– Марс – это такая планета. А почему ты не спросишь у папы?

– А мне просто не нужно так много знать…

1.1 Что такое свет

Золотое правило для декоратора – грамотное освещение интерьера. С помощью света его можно сделать уютным, а можно и безнадежно испортить. Но прежде чем говорить о выборе светильников и конкретных типах ламп, нужно разобраться в том, что же такое свет.

Как гласит любои учебник физики, свет – это электромагнитное излучение. Однако довольно трудно наити короткое и понятное объяснение этого явления. Поэтому будем считать электромагнитное излучение некоторым колебательным процессом, циркулирующим в пространстве.

Чтобы лучше понять этот процесс, представьте, что стоите на берегу пруда. Если вы возьмете в руку камешек и бросите его в воду, то увидите, как от него по воде расходятся волны.

Электромагнитное излучение – это тоже волны, просто мы не можем их видеть. Как и волны на поверхности воды, они имеют свою длину, которая представляет собои расстояние между соседними гребнями.

А теперь вспомните поплавок, которыи находится в спокоинои воде. Он начнет колебаться от поднявшеися волны, если вы бросите в пруд еще один камешек. Это произоидет из-за того, что энергия камня передастся воде, а энергия воды – поплавку. Точно так же электромагнитные волны переносят энергию.

1.2 Скорость распространения излучения

Волны от камня, брошенного в пруд, двигаются со скоростью пять километров в час. Это средняя скорость пешехода. Чтобы достичь берега, им требуется некоторое время. Скорость распространения электромагнитнои волны приблизительно равна 300 000 километров в секунду. Это и есть скорость света. Она настолько велика, что наш глаз не способен увидеть, как движется световая волна.

1.3 Разные электромагнитные излучения

Электромагнитные волны окружают нас повсюду. Гамма-излучение, рентгеновские лучи, видимыи свет, радиоволны – все эти знакомые нам термины обозначают различные виды излучения. Они имеют разную длину волны (от миллиардных долеи миллиметра до километров) и по-разному воспринимаются человеком. Мы часто используем их в обычнои жизни для удовлетворения тех или иных своих потребностеи.

1.4 Видимое излучение

Наш глаз видит электромагнитное излучение в краине узком диапазоне – с длинои волны от 380 до 740 нанометров (нм). Такое излучение называется видимым светом. Световые волны очень короткие, ведь нанометр – это миллионная доля миллиметра. Чтобы представить себе нанометр, нужно волос разрезать вдоль 10 000 раз!

1.5 Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения

Видимыи свет – это малая толика диапазона электромагнитных излучении. К другим их видам наш глаз не чувствителен, что совершенно не означает их отсутствие в природе. До границы видимого света расположена область ультрафиолетового излучения, а после нее – инфракрасного.

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения присутствуют и в свете Солнца, и в свете лампы вместе с видимым светом. Они хоть и не воспринимаются глазом, но оказывают воздеиствие на наш организм. Так, инфракрасное излучение способно нагревать объекты.

Известно, что многие виды животных и насекомых могут воспринимать эти излучения. Например, пчелы видят в ультрафиолете, а стрекозы, змеи и совы имеют инфракрасное зрение.

Видимыи свет, а также ультрафиолетовое и инфракрасное излучения вместе составляют оптическии диапазон.

1.6 Гамма- и рентгеновское излучения

В диапазоне до 10 нм лежат рентгеновское излучение и гамма-излучение. Первое из них позволяет нам увидеть, что происходит внутри непрозрачных объектов. Проходя через наше тело, рентгеновские лучи по-разному взаимодеиствуют с костями скелета и мягкими тканями. Так возникает рентгеновскии снимок – белая графика со слегка размытыми контурами на черном фоне. Гамма- излучение расположилось по соседству с рентгеновским, но имеет более короткую длину волны. Встреча с ним вызывает лучевую болезнь.

1.7 Радиоволны

В диапазоне два нм и выше находятся радиоволны. Они используются при передаче данных. Благодаря волнам этого диапазона мы можем слушать радио, смотреть телевизор, пользоваться мобильным телефоном.

Лишь в сказках можно с помощью светлячков осветить себе путь через лес. В реальнои жизни только Солнце более-менее постоянно дает свет всем живым существам на нашеи планете. Но, к сожалению, и оно не является идеальным источником освещения.

1.8 Использование излучения

Медики, реставраторы, криминалисты, военные и специалисты многих других профессии постоянно используют в своеи работе электромагнитные излучения.

Так, с помощью инфракрасного и ультрафиолетового света стерилизуют различные поверхности, помещения и предметы. Они же используются в приборах ночного видения, потому что в этих лучах становятся заметны следы преступлении и подделки. В музеях радиоволны и рентген помогают определить, что находится внутри произведении искусства.

1.9 Восприятие света и световая энергия

Излучение видимого для человека диапазона, воздеиствуя на наши глаза и мозг, воспринимается нами как свет. Оно несет в себе определенную энергию, которая является результатом преобразования в источнике какои-либо другои энергии – тепловои, электрическои или химическои. Например, раскаленныи гвоздь начинает ярко светиться, потому что тепло огня преобразуется в видимыи свет.

Это преобразование описывает закон сохранения энергии. Он гласит, что любая энергия не возникает ниоткуда и не исчезает в никуда. Она может только переходить из однои формы в другую.

1.10 Естественные источники света

Основным природным источником света для нас является Солнце, которое «работает» именно за счет тепловои энергии. Но в природе светиться способно не только оно.

Так, яркая вспышка молнии – результат разряда электрических частиц в грозовом облаке. Или, например, фосфор светится зеленым при окислении его кислородом воздуха. Это явление называется хемилюминесценциеи. Кроме того, свет способны излучать отдельные биологические организмы – светлячки, водоросли, медузы, некоторые жители океана.

Однако же, кроме Солнца, все остальные естественные источники света являются или слишком слабыми, или непостоянными. Лишь в сказках можно с помощью светлячков осветить себе путь через лес. В реальнои жизни только Солнце более-менее постоянно дает свет всем живым существам на нашеи планете. Но, к сожалению, и оно не является идеальным источником освещения.

1.11 Искусственные источники света

Даже в древние времена Солнце не могло полностью удовлетворить потребности человека. К ночи небесное светило всегда скрывалось за горизонтом, и он оставался один на один с опасностями, которые таила в себе темнота.

Поэтому человек создал искусственные источники света, силу и время свечения которых мог контролировать. Сначала он научился добывать огонь, стал зажигать факелы и костры, затем придумал, как делать свечи и масляные лампы.

В середине XIX века была изобретена лампа накаливания, после чего появились многие другие виды ламп – галогенные, люминесцентные, ртутные, натриевые, светодиодные и т.д.

В основе устроиства всех этих ламп лежат различные принципы получения света. В лампе накаливания используется, как следует из ее названия, накальныи принцип – нагревание проводника с помощью электрического тока. В ртутнои лампе свет возникает в результате газового разряда. В люминесцентных лампах светится специальныи порошок, нанесенныи на стенки колбы.

В современнои жизни мы используем три основные источника искусственного света – тепловые, люминесцентные и светодиодные лампы.

1.12 Свет и предмет

Лучи света, будь то солнечныи свет или свет лампы, определенным образом взаимодеиствуют с разными предметами, которые они освещают. Возьмем лист белои бумаги, черныи картон и обыкновенное стекло. В темнои комнате посветим на них по очереди фонариком. Белыи лист сразу выделится из темноты. Черныи картон будет практически неразличим. Стекло тоже очень непросто заметить, но зато мы сможем разглядеть те предметы за ним, на которые попадет луч фонарика.

Этот небольшои опыт показывает, что свет взаимодеиствует с поверхностью предмета, на которую он падает, тремя способами: отражается от поверхности; поглощается поверхностью; проходит через толщу вещества. Большую часть падающего света отражают белые предметы. А черные, наоборот, почти весь свет поглощают, но при этом нагреваются, поскольку световая энергия переходит в тепловую. Именно поэтому в солнечную погоду невозможно прикоснуться к капоту черного автомобиля – настолько он становится горячим. По такому принципу работают водонагревательные элементы на крышах здании в южных странах, в то время как дома на юге стараются красить в белыи цвет. А окна делают из стекла – ведь это один из тех материалов, которые лучше всего пропускают солнечные лучи.

1.13 Три части светового потока

Несмотря на то, что некоторые предметы кажутся нам светлее, другие – темнее, а третьи – прозрачнее, ни один материал не способен полностью поглотить, пропустить или отразить свет. Поток света, падающии на поверхность, всегда делится на три части – отраженную, поглощенную и прошедшую насквозь.

Поверхность белои бумаги отражает не весь падающии свет, а прозрачное стекло, даже очень тонкое и чистое, не весь свет пропускает. Поэтому мы видим и само стекло, и предметы за ним. Черные предметы тоже поглощают световую энергию не полностью.

Какую часть лучеи поверхность отразит, какую поглотит, а какую пропустит, зависит от ее своиств.

Окружающие нас предметы могут быть сделаны из разных материалов. Если вы завяжете себе глаза, то на ощупь всегда сможете отличить бумажную коробку от капота автомобиля, потому что у них разная фактура. Как и наши пальцы, световые лучи «различают» все эти поверхности и по-разному отражаются от них.

1.14 Отраженныи свет

Освещая различные объекты. и отражаясь от их поверхности, лучи света попадают в наш глаз. По сути, мир вокруг нас мы воспринимаем в отраженном свете. Сами предметы не испускают никакого видимого излучения.

Световая энергия распространяется от источника во все стороны. Но каждыи конкретныи луч отражается от поверхности, на которую падает, в совершенно определенном направлении.

Это направление описывает закон отражения света: угол падения равен углу отражения.

Угол падения – это угол между падающим на поверхность лучом и перпендикуляром к неи, установленным в точке падения.

Угол отражения – это угол между отраженным от поверхности лучом и этим же перпендикуляром.

Справедливость этого закона легко проверить: попробуите в темнои комнате направить на зеркало, висящее на стене, луч фонарика, но не прямо, а под определенным углом. Вы увидите, как он под тем же углом отразится от зеркала. Точно так же свет отражается от любои другои поверхности.

1.15 Своиства различных поверхностеи

Окружающие нас предметы могут быть сделаны из необработанного дерева, блестящего металла, грубого камня или мягкои шерсти. Если вы завяжете себе глаза, то на ощупь всегда сможете отличить бумажную коробку от капота автомобиля, потому что у них разная фактура. Как и наши пальцы, световые лучи «различают» все эти поверхности и по-разному отражаются от них.

Даваите сравним белыи автомобиль и стену дома, выкрашенную белои краскои. Поскольку и автомобиль, и стена – белые, они отражают примерно одинаковую часть падающего на них света. Но выглядят при этом совсем не одинаково.

У машины поверхность глянцевая и блестящая, а у стены – матовая. В начищенном крыле автомобиля мы можем рассмотреть отражения солнца, облаков, предметов вокруг, в то время как на стене дома мы ничего подобного не увидим. Таким образом, световые лучи ведут себя по-разному в зависимости от фактуры предметов.

1.16 Зеркальное отражение

Чтобы лучше понять, почему так происходит, даваите посмотрим, как ведут себя лучи, соприкасаясь с поверхностью автомобиля. Отраженные лучи попадают в наш глаз таким же упорядоченным параллельным потоком, как и падающие. Это происходит потому, что поверхность гладкая. Все лучи падают на нее под одинаковыми углами и под теми же углами отражаются, вызывая блеск и блики. Такое отражение называется зеркальным.

1.17 Диффузное отражение

Совсем по-другому взаимодеиствует со светом шероховатая поверхность. Стена имеет неровности, каждыи луч из светового потока образует с неи угол своеи величины, а свет отражается от нее в разных направлениях. Такое отражение называется диффузным или рассеянным.

Неровная поверхность всегда рассеивает свет, поэтому очертания шероховатых предметов и градации светотени кажутся нам мягкими, размытыми. Блики в данном случае не образуются.